目录 1
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 数控技术的发展概况 2
1.2.1 性能发展方向 4
1.2.2 功能发展方向 5
1.2.3 体系结构的发展方向 6
1.2.4 智能化新一代PCNC数控系统 8
1.3 数控机床的适用范围和特点 9
1.3.1 数控机床的适用范围 9
1.3.2 数控机床的特点 10
1.4 数控系统设计开发规范和标准 11
1.4.1 数控系统设计开发规范 11
1.4.2 数控系统的标准 12
1.5 数控系统的技术性能指标 14
1.6 数控技术在先进制造技术中的作用 16
自学指导 18
思考题与习题 18
第2章 数控机床的工作原理和基本类型 19
2.1 概述 19
2.2 数控机床的基本工作原理 21
2.2.1 数控机床的加工过程 21
2.2.2 轮廓加工控制 22
2.2.3 数控机床的基本控制要求 24
2.2.4 数据机床常用的调试功能 24
2.3 数控机床的组成 25
2.4 数控机床的基本类型 29
2.4.1 按运动轨迹分类 29
2.4.2 按伺服系统控制方式分类 31
2.4.3 按功能水平分类 34
2.4.4 按工艺用途分类 35
2.5 数控机床的坐标系和自由度 35
2.5.1 数控机床的坐标系和运动方向的决定 35
2.5.2 数控机床的坐标系与工件坐标系 38
2.5.3 数控机床的自由度 42
自学指导 43
思考题与习题 44
第3章 数控编程的基础知识 45
3.1 概述 45
3.1.1 数控编程的作用与目的 45
3.1.2 数控编程的内容和步骤 45
3.1.3 数控编程的方法 47
3.2 数控编程的代码 48
3.3 程序段格式和程序结构 50
3.3.1 程序段格式 50
3.4.1 准备功能G指令 54
3.4 准备功能（G指令）和辅助功能（M指令） 54
3.3.2 程序结构 54
3.4.2 辅助功能M指令 62
3.4.3 进给速度（F）、主轴转速（S）及刀具功能（T）指令 66
3.5 典型数控加工程序编制 68
3.5.1 数控铣削加工程序编制 68
3.5.2 孔加工程序编制 71
3.5.3 数控车削加工程序编制 73
3.5.4 加工中心程序编制 76
3.6.1 自动编程的基本概念 83
3.6.2 数控语言程序编程系统 83
3.6 数控语言自动编程 83
3.6.3 APT自动编程系统 85
3.6.4 APT语言编写数控加工源程序实例 95
3.7 数控加工过程仿真 103
3.7.1 数控加工仿真 103
3.7.2 数控车削加工仿真 104
3.7.3 数控铣削加工仿真 105
3.8 数控编程的数据处理 106
3.8.1 基点和节点的数值计算 106
3.8.2 非圆曲线轮廓零件的数据处理 107
3.8.3 数控列表曲线 112
自学指导 112
思考题与习题 114
第4章 数控系统插补原理 116
4.1 概述 116
4.1.1 数控插补的基本概念 116
4.1.2 数控插补方法的分类 117
4.2 逐点比较法 118
4.2.1 逐点比较法直线插补 118
4.2.2 逐点比较法圆弧插补 125
4.2.3 逐点比较法算法的改进 130
4.3 数字积分插补法 136
4.3.1 DDA直线插补法 137
4.3.2 DDA空间直线插补法 140
4.3.3 DDA圆弧插补法 141
4.4 数据采样插补法 144
4.4.1 数据采样插补法的原理 144
4.4.2 时间分割法直线插补 147
4.4.3 时间分割法圆弧插补 148
4.4.4 扩展DDA数据采样插补法 151
4.5 CNC系统的刀具补偿和加减速控制 154
4.5.1 CNC系统的刀具补偿 154
4.5.2 CNC系统的加减速控制 161
自学指导 168
思考题与习题 169
5.1 计算机数字控制装置（CNC装置）的组成和工作过程 170
5.1.1 组成 170
第5章 计算机数字控制系统（CNC系统） 170
5.1.2 工作过程 171
5.1.3 功能 174
5.1.4 优点 177
5.2 计算机数字控制系统的数据信息 179
5.2.1 计算机数控系统的控制信息 179
5.2.2 数控机床的接口信息 180
5.2.3 CNC装置的数据信息转换过程 182
5.3 CNC装置的硬件结构 183
5.3.1 单微处理器结构 183
5.3.2 多微处理器结构 188
5.4 CNC装置的软件结构 191
5.4.1 CNC装置的软、硬件界面 191
5.4.2 CNC装置的软件结构特点 192
5.5 数控机床输入／输出和通信接口 197
5.5.1 数控机床输入／输出（I/O）接口 197
5.5.2 异步串行通信接口 201
5.5.3 网络通信接口 204
5.6 可编程序控制器（PLC）在数控机床中的应用 206
5.6.1 PLC的基本组成 206
5.6.2 PLC对继电器控制系统的仿真 210
5.6.4 PLC循环扫描的工作方式 213
5.6.3 PLC的工作原理 213
5.6.5 PLC控制I/O延迟响应 216
5.6.6 数控机床中的PLC数据处理功能 220
5.7 PLC在数控机床上的应用实例 222
5.7.1 数控机床中PLC的程序编制步骤 223
5.7.2 PLC在数控机床上的应用举例 224
自学指导 235
思考题与习题 236
第6章 数控机床的位置检测技术 237
6.1 位置伺服控制 238
6.1.1 开环、闭环、半闭环位置控制系统 238
6.1.3 相位伺服控制 240
6.1.2 幅值伺服控制 240
6.2 检测装置常用类型 241
6.3 光电编码器 242
6.3.1 增量式编码器 242
6.3.2 绝对式编码器 245
6.4 光栅尺和磁栅尺 246
6.4.1 光栅尺 246
6.4.2 直线光栅尺的工作原理 247
6.4.3 光栅尺位移数字变换系统 248
6.4.4 磁栅尺 249
6.4.5 磁栅尺的结构及工作原理 249
6.4.6 磁栅尺的检测电路 251
6.5.1 旋转变压器的组成及工作原理 252
6.5 旋转变压器 252
6.5.2 旋转变压器的工作方式及应用 253
自学指导 254
思考题与习题 255
第7章 数控机床的伺服系统 256
7.1 数控机床的伺服系统分类 256
7.2 步进电机及其驱动系统 259
7.2.1 步进电机 259
7.2.2 步进电机的主要性能指标 265
7.2.3 步进电机的驱动及控制技术 266
7.3 直流伺服电机与速度控制 276
7.3.1 晶闸管调速控制方式 277
7.3.2 晶体管脉宽调速控制方式 279
7.4 交流伺服电机与速度控制 284
7.4.1 交流伺服电机的变频调速 285
7.4.2 交流伺服电机的矢量控制调速 288
自学指导 296
思考题与习题 296
第8章 数控机床的选择、安装、使用与维护 297
8.1 数控机床的选择方法 297
8.1.1 根据典型加工零件来选择 297
8.1.2 数控机床规格的选择 298
8.1.3 数控机床精度的选择 300
8.1.4 数控系统（CNC系统）的选择 302
8.1.5 根据生产能力选择 304
8.1.6 数控机床功能的选择及附件的选择 306
8.1.7 数控机床使用刀具的选择 309
8.1.8 技术服务的选择 314
8.2 数控机床的使用 314
8.2.1 数控机床的使用要点 314
8.2.2 数控机床的生产管理方法 321
8.3 数控机床的安装与调试 322
8.3.1 数控机床的安装要求 322
8.3.2 数控机床的安装、调试步骤 323
8.4 数控机床精度的检测 327
8.4.1 数控机床几何精度的检测 327
8.4.2 数控机床定位精度的检测 328
8.4.3 数控机床切削精度的检测 332
8.5 数控机床的维护、保养及故障排除 333
8.5.1 可靠性和可维护性 333
8.5.2 数控系统的预防性维护 335
8.5.3 数控机床的日常维护与保养 337
8.5.4 数控系统现场维修的基本条件和实施步骤 339
8.5.5 数控机床的故障检测与排除 342
自学指导 353
思考题与习题 354
附录一 机床数字控制术语（GB 8129—87） 355
附录二 APT数控语言常用的专用字 372
参考文献 375